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2013屆本科畢業(yè)論文 學(xué) 號：
成 績：
機床杠桿臂鉆夾具及機械加工工藝規(guī)程設(shè)計
院 部： 機電工程系
專 業(yè)：機械設(shè)計及其自動化
姓 名：
指導(dǎo)教師：
二〇一三年四月
畢業(yè)論文誠信聲明
本人鄭重聲明：
所呈交的畢業(yè)論文《 機床杠桿臂鉆夾具及機械加工工藝規(guī)程設(shè)計》是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立研究、寫作的成果。論文中所引用是他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標(biāo)明。
本聲明的法律結(jié)果由本人獨自承擔(dān)。
畢業(yè)論文作者簽名：
2013 年 4 月 8 日
摘 要
本文主要介紹杠桿臂、機械加工工藝規(guī)程設(shè)計、翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具以及金屬切削機床等方面的知識。
杠桿臂加工工藝規(guī)程及其鉆孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝機床設(shè)計的重點是選定零件翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；然后對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算，確定各個工序的工藝裝備及切削用量，然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進(jìn)。
【關(guān)鍵字】杠桿臂，工藝，鉆夾具 ，切削用量，夾緊，定位
Abstract
This paper mainly introduces the technical regulations of the lever arm, mechanical design, tilting drilling fixture and metal cutting machine tools and other aspects of knowledge.
Focus on the design of machine tool is selected parts of tilting drilling fixture in the process design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design a part of the process route; and then the parts of each step of process dimension calculation, is the key to decide process equipment and cutting of various process amount, then design special fixture fixture design, selection of the various components, such as the connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; calculate fixture when generating
The positioning error analysis, rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later.
Keywords: lever arm, process,fixture, cutting dosage, clamping, positioning
目 錄
第一章 前言 ………………………………………………………………………………1
第二章 零件分析 …………………………………………………………………………2
2.1 零件作用……………………………………………………………………2
2.2零件的工藝分析………………………………………………………………2
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計 ……………………………………………………………………4
3.1確定毛坯的制造形式…………………………………………………………4
3.2基面的選擇……………………………………………………………………4
3.3制定工藝路線 ………………………………………………………………4
3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………………………………5
3.5確定切削用量…………………………………………………………………5
3.6確定基本工時………………………………………………………………12
第四章 夾具設(shè)計…………………………………………………………………………16
4.1 夾具的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………16
4.2 夾具的使用方法……………………………………………………………17
4.3 夾具與翻轉(zhuǎn)式鉆床的固定…………………………………………………17
4.4 定位誤差分析………………………………………………………………17
4.5 銑削力與夾緊力計算………………………………………………………18
第五章 翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具零件的具體設(shè)計 …………………………………………… 19
5.1鉆床夾具的概括 ……………………………………………………………19
5.2 夾具零件的設(shè)計……………………………………………………………20
5.3 夾具體的設(shè)計………………………………………………………………20
5.4定位銷的設(shè)計……………………………………………………………… 21
5.5 鉆模板以及鉆套的設(shè)計……………………………………………………21
第六章 總 結(jié) ……………………………………………………………………………27
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………28 致謝 …………………………………………………………………………………………29
機床杠桿臂鉆夾具及機械加工工藝規(guī)程設(shè)計
第一章 前言
機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動強度、降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。
本次對于撥叉加工工藝及夾具設(shè)計的主要任務(wù)是：
1.完成撥叉零件加工工藝規(guī)程的制定；
2.完成鉆孔專用夾具的設(shè)計。
希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，希望自己在設(shè)計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
第二章 零件分析
2.1零件的作用
課題給出的零件是機床的杠桿臂。它的主要的作用是實現(xiàn)機床工作部件啟起、停止、變速、變向、操縱機構(gòu)中的傳動裝置。要求該零件有足夠的強度和剛度，尺寸精度，形狀精度，是機床操縱機構(gòu)中重要零件，影響機床操縱動作及控制機構(gòu)裝置運動的準(zhǔn)確性。
2.2 零件的工藝分析
對零件進(jìn)行工藝分析就是研究、審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。零件設(shè)計是否滿足加工的工藝性和經(jīng)濟(jì)性要求。
圖2.1杠桿臂零件產(chǎn)品圖
該零件的材料為QT500，球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，強度剛度好、 以下是杠桿臂零件需要加工表面以及加工表面的位置要求。
該零件是機床操縱結(jié)構(gòu)中一個重要零件，根據(jù)產(chǎn)品零件圖2.1分析，有四個面需加工（即A,B,C,D面），2個垂直平面銑削，3個通孔需鉆鉸加工（即?10+0.1 ?22+0.28 ?13+0.12） 。根據(jù)產(chǎn)品圖尺寸及公差和形狀公差要求，用普通銑床和鉆床即能保證該零件的加工。
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 確定毛坯的制造形式
零件的材料QT500。由于年產(chǎn)量為4000件，達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用鑄造加工工藝，適合大批生產(chǎn)的金屬型模鑄造。鑄造后，及時時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
3.2 基準(zhǔn)的選擇
（1）粗基準(zhǔn)的選擇 以杠桿臂鑄造件上表面A面為粗基準(zhǔn)定位加工鑄件下表面D面。
（2）精基準(zhǔn)的選擇 以加工鑄件下表面D面為精基準(zhǔn)定位加工杠桿臂零件上表面A面和C面，保證零件尺寸25mm ,以加工鑄件下表面D面為精基準(zhǔn)定位加工杠桿臂零件小端的上表面。以杠桿臂小端為精基準(zhǔn)定位加工小端的下表面，保證尺寸12mm。翻轉(zhuǎn)杠桿臂以杠桿臂大端上表面為精基準(zhǔn)加工大端下表面，保證尺寸39.5±0.5。
3.3 確定工藝路線
表2.1 工藝路線方案
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
10
制造金屬模
做木模，加工外表面每邊放加工余量1.5mm，
20
鑄造
鑄造杠桿臂，鑄件表面應(yīng)清除毛刺、披縫及粘砂等。
30
時效處理
檢驗鑄件是否合格和有關(guān)尺寸是否正確，不加工處涂上放透漆，放置時效處理一個月。
40
銑D端面
以小端上底面A面做粗基準(zhǔn)定位，加工大端面的底面D面
50
銑A,C端面
以大端的底面D面做精基準(zhǔn)定位，加工大、小上表面A,C面
60
銑D面
以小端的上端A面做精基準(zhǔn)，加工下端面D面保證尺寸39.5±0.5
70
銑杠桿臂大端側(cè)面
保證尺寸寬度42，粗糙度為6.3um
80
鉆?20孔
打樣沖，鉆孔?20（大端?22孔）粗糙度為6.3um
90
擴(kuò)孔
擴(kuò)鏜孔為?21.8mm 粗糙度為3.2um
100
鉸工
鉸孔為?22+0.28，粗造度為1.6um
110
鉆?10孔
以?22+0.28mm和大端面D定位鉆?10的孔
120
鉆?13孔
將鉆夾具翻轉(zhuǎn)90°，鉆?13的孔
130
檢驗
總檢杠桿臂的所有尺寸（見圖2-1產(chǎn)品圖）
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
杠桿的材料是QT500球墨鑄鐵，毛坯的重量0.85kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設(shè)計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
毛坯與零件不同的尺寸有：(見零件圖2.1)故臺階已被鑄出,根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]的粗加工：加工余量1mm，精銑的加工余量為0.5mm。
3.5 確定切削用量
工序40：粗、精銑?22孔下平面D面
工步1：粗銑?22孔下平面D面
加工條件：
工件材料： QT500，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)。
因其單邊余量：Z=1mm
所以銑削深度ap=1mm
每齒進(jìn)給量：取銑削速度。
機床主軸轉(zhuǎn)速： （式2.1）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機床主軸轉(zhuǎn)速：
取
實際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：
工步2：精銑?22+0.28孔下平面D面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12。
精銑該平面的單邊余量：Z=0.2mm
銑削深度：=0.2mm
每齒進(jìn)給量：取
銑削速度：取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
取
實際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
工序70：粗精銑寬度為42mm的大端側(cè)面
（1）粗銑寬度為42mm的大端側(cè)面
加工條件：
工件材料： QT500，鑄造。
機床：X52K立式銑床。
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)。
因其單邊余量：Z=1mm
所以銑削深度：ap=1mm
每齒進(jìn)給量：取銑削速度。
由式2.1得機床主軸轉(zhuǎn)速：
取
實際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
（式2-2）
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
（2）精銑寬度為42mm的大端側(cè)面
加工條件：
工件材料： QT500，鑄造。
機床： X52K立式銑床。
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12。
精銑該平面的單邊余量：Z=0.5mm
銑削深度：ap=0.5mm
每齒進(jìn)給量：取
銑削速度： 取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：
取
實際銑削速度： Vf=afZn(式2-3）
進(jìn)給量，由式（2.3）有：
工作臺每分進(jìn)給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1次
工序80,鉆?20孔
工件材料為QT500。孔的直徑為?22+0.28，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴(kuò)、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ20mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——Φ21.8mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——Φ22+0.28mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進(jìn)給量：，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。
鉆頭強度所允許是進(jìn)給量。由于機床進(jìn)給機構(gòu)允許的軸向力（由機床說明書查出），允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。
，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為：
，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
d0 =20,，，
相應(yīng)地
軸向力，扭轉(zhuǎn)，切削功率
工序90，擴(kuò)孔至?21.8
（1）確定切削用量
1）確定進(jìn)給量 取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 取。修正系數(shù)：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
工序100：鉸孔至?22+0.28，粗糙度為1.6um
1）確定進(jìn)給量 ，按該表注4，進(jìn)給量取小值。查Z535說明書，取。
2）確定切削速度及 取，得修正系數(shù)，
故
查Z535說明書，取，實際鉸孔速度
各工序?qū)嶋H切削用量 ， 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下：
鉆孔：d0 =?20mm，，，
擴(kuò)孔：d0 =?21.8mm，，，
鉸孔：d0 =?22+0.28mm，，，
工序120： 鉆Ф13+0.12孔
孔的直徑為?13mm，，表面粗糙度Ra=12.5um。加工機床為Z535立式鉆床，鉆孔——Φ12.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——Φ13+0.12mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進(jìn)給量
，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。
鉆頭強度所允許是進(jìn)給量。由于機床進(jìn)給機構(gòu)允許的軸向力（由機床說明書查出），允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。
，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為：
，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
鉆頭直徑do=12.7mm，，，
相應(yīng)地
，，
（2）確定擴(kuò)孔切削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)Z535機床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 取。修正系數(shù)：
，
故
故取。實際切削速度為
3.6 確定基本工時
（1）粗銑、精銑Φ22+0.28孔下平面(D面）
加工條件：
工件材料：QT500鑄鐵，200MPa
機床：X525K機床
刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀
粗銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知=44mm，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：===0.184min
可查得銑削的輔助時間
精銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知 =40mm
刀具切入長度：精銑時=7mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：==0.184min
可查得銑削的輔助時間
總銑削工時t=tj1+tf1+tj2+tf2時=0.184+0.41+0.184+0.41=0.188min
（2）鉆孔
加工條件：
工件材料：QT500鑄鐵，200MPa
機床：Z535立式鉆床
刀具：鉆孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀
鉆孔工時：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機床主軸轉(zhuǎn)速，
鉸孔：，，，
=（30+3+1）/0.43×195=0.41min
可查得鉆削的輔助時間
擴(kuò)孔工時：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機床主軸轉(zhuǎn)速
=（30+3+1）/0.57×275=0.22min
可查得鉆削的輔助時間
鉸孔工時：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機床主軸轉(zhuǎn)速
=（30+3+1）/1.6×100=0.21min
可查得鉆削的輔助時間
（3）粗精銑寬度為42mm的下平臺
工件材料：QT500，金屬模鑄造
加工要求：粗銑寬度42mm的下平臺，精銑寬度為30mm的下平臺達(dá)到粗糙度3.2。
機床：X52K立式銑床
刀具：高速鋼鑲齒式面銑刀
計算切削工時
粗銑寬度為42mm的下平臺
進(jìn)給量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀長度是2×25mm。機床主軸轉(zhuǎn)速為37.5z/min。
切削工時：=50/(37.5×3)=0.444min。
銑削的輔助時間
精銑寬度為30mm的下平臺
進(jìn)給量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀長度是2×25mm。機床主軸轉(zhuǎn)速為37.5z/min。
切削工時：=50/(37.5×3)=0.444min。
銑削的輔助時間
（4）鉆孔Φ13+0.12
工件材料：HT200，金屬模鑄造，
加工要求：粗糙度要求，
機床：Z535立式鉆床
刀具：高速鋼鉆頭Φ12.7，
計算基本工時
孔Φ12.7的內(nèi)表面。進(jìn)給量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，機床主軸轉(zhuǎn)速為195r/min。走刀長度是36mm。
基本工時：
=2×36/(0.64×195)=0.58 min。
鉆削的輔助時間
用Φ13擴(kuò)孔Φ12.7的內(nèi)表面。進(jìn)給量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，機床主軸轉(zhuǎn)速為195r/min。走刀長度是36mm。
基本工時：
=2×36/(0.64×195)=0.58 min。
鉆削的輔助時間
第四章 夾具設(shè)計
4.1.夾具的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1.1定位方案與定位元件：為了滿足杠桿臂的需要，使杠桿臂左右兩端底面定位固定，因不同零件存在一定的誤差，應(yīng)使杠桿臂被加工兩孔軸線與鉆模板軸線的重合，所以將鉆模板固定，又因零件要求為垂直距離，所以設(shè)計右端平面固定，左端設(shè)置螺旋輔助支撐2進(jìn)行左右兩端垂直距離的調(diào)整定位。使其孔軸線與鉆模板軸線重合。（如圖4.2所示）
4.1.2夾緊機構(gòu)：防止鉆孔時零件晃動，應(yīng)對杠桿臂的兩端底面以及前后移動進(jìn)行定位固定，所以在右端設(shè)計定位銷7、開口墊圈6、夾緊螺母5對零件零件進(jìn)行固定；定位銷7通過墊圈16和六角螺母15固定于夾具體上。
4.1.3其他輔助設(shè)備：考慮到零件加工存在誤差，所以設(shè)計螺旋輔助支撐2可以上下升降，使所有零件都能使左右兩端面同時得到固定，為防止誤差使加工時上下顛簸，設(shè)置鎖緊螺母1對螺旋輔助支撐進(jìn)行鎖緊，防止鉆孔時輔助支撐受力太大而下降影響加工。設(shè)計可調(diào)支撐釘11為防止鉆孔時零件前后移動，影響加工精度；設(shè)計鎖緊螺母10，方便了可調(diào)支撐釘11的前后移動，提高了定位固定的精度。設(shè)計定位體17為了使零件右端底面固定精度更高。（如圖4.2所示） 圖4.1定位零件、固定零件和其他輔助零件
夾緊螺母5
左底面固定
開口墊圈6
右底面固定定位體17
鎖緊螺母1
六角螺母15
墊圈16
螺旋輔助支撐2
定位銷7
可調(diào)支撐釘11
鎖緊螺母10
圖4.2定位零件、固定零件和其他輔助零件
4.2 夾具的使用方法
被加工零件放在夾具體上時以右端底面與夾具體接觸面重合為基準(zhǔn)，將被加工零件右端底面放在平面上，調(diào)整螺旋輔助支撐2使零件左右底面同時接觸夾具，擰緊鎖緊螺母1是螺旋輔助支撐固定；調(diào)整可調(diào)支撐釘11使被加工零件的垂直孔軸線與鉆套軸線重合，擰緊定位銷7使零件固定于夾具體上。
4.3 夾具與翻轉(zhuǎn)式鉆床的固定
夾具夾緊杠桿臂后，加工的時候?qū)⒊惺芟蛳隆⑾騼?nèi)的力以及鉆孔時的旋轉(zhuǎn)力，夾具將會受力而產(chǎn)生直線以及旋轉(zhuǎn)運動，所以夾具固定在鉆床上應(yīng)受到約束，因夾具夾緊零件加工時，不因受力而產(chǎn)生位移，影響加工精度，所以對夾具的下面以及左面進(jìn)行固定。4.4定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
銷與孔的配合0.05mm，銑/鉆模與銷的誤差0.02mm，銑/鉆套與襯套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可見這種定位方案是可行的。
4.5夾緊力計算
本夾具是在鉆床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) （式4-1）
Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑(゜)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]其回歸方程為
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(shù)(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
第五章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具零件的具體設(shè)計
5.1鉆床夾具的概括
鉆床夾具的特點
1） 保證工件的加工精度
專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，合適的尺寸，公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。
2）提高生產(chǎn)效率
專業(yè)夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，以提高生產(chǎn)效率。
3） 工藝性好
專用夾具的結(jié)構(gòu)簡單合理，便于加工，裝配，檢驗和維修。專用夾具的生產(chǎn)屬于批量生產(chǎn)
4） 使用性好
專用夾具的操作應(yīng)簡單，省力，安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時可設(shè)置排屑機構(gòu)。
5） 經(jīng)濟(jì)型好
除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。
鉆床夾具的設(shè)計要點
1、鉆套
鉆套的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜。根據(jù)使用二點，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結(jié)構(gòu)形式
（1） 固定鉆套 固定鉆套直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時，為使鉆套具有足夠的引導(dǎo)長度，贏采用有肩鉆套。
（2） 可換鉆套 在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中，為便于更換鉆套，采用可換鉆套
（3） 快換鉆套 在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔或攻絲等多個工步加工，需要不同孔徑的鉆套來引導(dǎo)刀具，此時應(yīng)使用快換鉆套。更換鉆套時，只需逆時針轉(zhuǎn)動鉆套使削邊平面轉(zhuǎn)至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。
（4） 專用鉆套 在一些特殊場合，可以根據(jù)具體要求自行設(shè)計鉆套
2、鉆模板
常見的鉆模板有固定式、鉸鏈?zhǔn)?、可卸式、懸掛式等四種結(jié)構(gòu)形式
（1） 固定式鉆模板 固定式鉆模板與夾具是固定連接的可以與夾具體做成一體，也可以用螺釘將它與夾具體相連接。采用這種鉆模板鉆孔，位置精確度較高。
（2） 鉸鏈?zhǔn)姐@模板 鉸鏈?zhǔn)姐@模板與夾具體通過鉸鏈連接。1.翻轉(zhuǎn)。裝卸工件時，將鉆模板往上翻；加工時將鉆模板往下翻，并用菱形夾緊螺釘。2.固緊。采用鉸鏈?zhǔn)姐@模板，工件可以在夾具上方裝入，裝卸工件方便；但翻轉(zhuǎn)鉆模板費工費時，效率較低，且鉆模板位置精度受鉸鏈間隙影響，鉆孔位置精度不高；它主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大、鉆孔精度要求不高的場合。
（3） 懸掛式鉆模板 懸掛式鉆模板是與機床主軸箱連接的，懸掛式鉆模板通常用在多軸傳動頭加工平行孔系時采用，生產(chǎn)效率高，適于在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。
確定各表面加工方案
在選擇各表面的及孔的加工方法時，需綜合考慮以下因素
（1）要考慮各表面的精度和質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工
（2）根據(jù)生產(chǎn)類型來選擇，在大批量生產(chǎn)中可使用專用的高效率的設(shè)備；在單件小批量生產(chǎn)中則使用常用設(shè)備和一般加工方法。
（3）要考慮被加工材料的性質(zhì)
（4）要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有的加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。
（5）此外，還要考慮一些其他因素，如加工表面的物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等
5.2 夾具零件的設(shè)計
為了節(jié)省零件的加工時間，減少家具的成本，在同樣的情況下采用了國標(biāo)零件，減少因為專用零件的開發(fā)要花費很多時間以及成本，螺母、墊圈、螺釘、鎖緊螺母等零件采用國標(biāo)零件
5.3夾具體的設(shè)計
夾具體是整個夾具的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，它與翻轉(zhuǎn)鉆床連接，支撐整個夾具，所以夾具體的設(shè)計應(yīng)符合與鉆床連接要求也要符合支撐整個夾具體以及加工時承受的力的機械性能要求。
5.2.1夾具體機構(gòu)分析設(shè)計
夾具體體型比較大，為了減輕其重量，方便在鉆床上裝卸，所以我將夾具體的后面以及下面?zhèn)€減去一個方形空間。為了提高夾具體對零件定位的精度，在夾具體上左右兩面各設(shè)一個突臺，提高定位固定精度。
5.2.2夾具體的制造
夾具體是鑄造件，鑄造完成后要進(jìn)行時效處理，滿足加工強度要求，要對表面進(jìn)行去除氧化層處理，保證表面粗糙度，滿足定位精度。
5.2.3夾具體的固定
夾具下端固定于鉆床上，通過凹槽直接防御鉆床上，方便與裝卸，并能滿足加工時對夾具的約束。
5.4定位銷的設(shè)計
5.4.1定位銷的設(shè)計
定位銷的作用是固定被加工零件的右端，時期在被加工時能夠固定不動，提高加工精度。定位銷應(yīng)先讓自己固定于夾具體上，然后將零件放在夾具體上進(jìn)行定位固定，因而定位銷屬于一個細(xì)長軸，所以定位銷要具有足夠的強度和韌性，一面在加工時承受不了沖擊力而折斷，影響加工。所以定位銷的材料選擇為20號鋼，并進(jìn)行滲碳處理，滲碳深度為0.8~1.2mm，達(dá)到HRC為55~60。
5.5 鉆模板以及鉆套的設(shè)計
5.4.1鉆模板的設(shè)計
鉆模板結(jié)構(gòu)形式的選擇：在設(shè)計鉆模板的結(jié)構(gòu)時，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)規(guī)模以及機床類型等條件而定。要求所設(shè)計的鉆模板結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制造容易。
常見的鉆模板有固定式、鉸鏈?zhǔn)?、可卸式、懸掛式等四種結(jié)構(gòu)形式
1）固定式鉆模板 固定式鉆模板與夾具是固定連接的可以與夾具體做成一體，也可以用螺釘將它與夾具體相連接。采用這種鉆模板鉆孔，位置精確度較高。
2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板 鉸鏈?zhǔn)姐@模板與夾具體通過鉸鏈連接。1.翻轉(zhuǎn)。裝卸工件時，將鉆模板往上翻；加工時將鉆模板往下翻，并用菱形夾緊螺釘。2.固緊。采用鉸鏈?zhǔn)姐@模板，工件可以在夾具上方裝入，裝卸工件方便；但翻轉(zhuǎn)鉆模板費工費時，效率較低，且鉆模板位置精度受鉸鏈間隙影響，鉆孔位置精度不高；它主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大、鉆孔精度要求不高的場合。
3）懸掛式鉆模板 懸掛式鉆模板是與機床主軸箱連接的，懸掛式鉆模板通常用在多軸傳動頭加工平行孔系時采用，生產(chǎn)效率高，適于在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。
鉆模板上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度，因此至關(guān)重要。在上述各鉆模板結(jié)構(gòu)中，以固定式鉆模板鉆套底孔的位置精度最高，而以懸掛式鉆模板鉆套底孔的位置精度為最低。杠桿臂的夾具屬于專用夾具，進(jìn)行小批量生產(chǎn)，考慮到夾具的加工成本，所以選擇固定式鉆模板。為了減少成本又可以進(jìn)行裝卸，我將通過螺釘將它與夾具體固定（如圖5.1所示）。固定鉆模板與夾具體，我選擇國標(biāo)零件圓錐銷14（6X30）和螺釘9（M8X25）。
在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。在生產(chǎn)中，鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來確定，一般在10~30mm之間。如果鉆套較長，可將鉆模板局部加厚。此外，鉆模板一般不宜承受夾緊力。因為鉆模板13的鉆套在頂部，所以將鉆模板13的厚度設(shè)計為21mm。因為鉆模板4的鉆套位于靠右端，所以講鉆模板4厚度定位17mm。
鉆模板材料的選擇：鉆模板在滿足剛性要求的情況下減輕其重量，所以對材料的選擇進(jìn)行了對比。45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工,模具中常用來做45號鋼管模板,梢子,導(dǎo)柱等。45號鋼廣泛的應(yīng)用于機械制造行業(yè)，二它的機械性能要求完全滿足鉆模板的要求，所以選擇45號鋼作為鉆模板的材料。
夾具體8
螺釘9
圓錐銷14
鉆模板13
圖5-1
螺釘9
鉆模板4
圓錐銷14
夾具體8
圖5.2鉆模板與夾具體的固定
5.4.2鉆套的設(shè)計
鉆套結(jié)構(gòu)形式的選擇：
鉆套的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜。根據(jù)使用二點，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結(jié)構(gòu)形式
1）固定鉆套 固定鉆套直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時，為使鉆套具有足夠的引導(dǎo)長度，應(yīng)采用有肩鉆套。
2）可換鉆套 在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中，為便于更換鉆套，采用可換鉆套
3）快換鉆套 在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔或攻絲等多個工步加工，需要不同孔徑的鉆套來引導(dǎo)刀具，此時應(yīng)使用快換鉆套。更換鉆套時，只需逆時針轉(zhuǎn)動鉆套使削邊平面轉(zhuǎn)至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。
4）專用鉆套 在一些特殊場合，可以根據(jù)具體要求自行設(shè)計鉆套
跟據(jù)鉆套的選擇原則，杠桿臂的加工屬于小批量生產(chǎn)，所以選擇固定鉆套。又因為右端垂直孔孔徑大，鉆模板薄，應(yīng)采用有肩鉆套（如圖5.1所示）
右端鉆垂直孔的鉆模板13
無肩鉆套3
左端鉆垂直孔的鉆模板4
有肩鉆套12
右端鉆垂直孔的鉆模板13
圖5-3
鉆套的選擇：
由于鉆套屬于國標(biāo)規(guī)定零件，按照杠桿臂鉆孔的大小要求，選擇國標(biāo)內(nèi)的鉆套：無肩鉆套3（10G7）和右肩鉆套12（B13F7X32）。
5.4.3鉆模板與夾具的連接固定
鉆模板支撐鉆套，對鉆套進(jìn)行定位固定，所以在加工時鉆模板將承受力而產(chǎn)生運動，影響加工，所以應(yīng)對其進(jìn)行固定。因為螺釘固定會有空隙產(chǎn)生誤差，影響加工精度，所以在應(yīng)用螺釘?shù)墓潭ǖ幕A(chǔ)上，再加上圓錐銷進(jìn)行定位固定，是鉆模板與夾具體緊密結(jié)合，以免加工時螺釘松動產(chǎn)生誤差，影響加工。
第五章 總 結(jié)
通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計都有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，也加深了對大學(xué)四年中所學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和理解。畢業(yè)設(shè)計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設(shè)計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計時就必須考慮所設(shè)計的機構(gòu)是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，通過畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)會了從實際出發(fā)設(shè)計機床夾具和制定工藝文件。
在本次設(shè)計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進(jìn)的加工。但也有不足之處，為此，鉆孔的專用夾具還有待改進(jìn)。無論怎樣，這次的畢業(yè)設(shè)計使我獲益良多，是我在學(xué)校的最后一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。
通過這段時間對論文的設(shè)計讓我受益良多，懂得理論與實踐的相結(jié)合的重要性。掌握設(shè)計步驟，為我們以后參加工作打下結(jié)實的基礎(chǔ)。
本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，還待于進(jìn)一步深入，具體如下：
（1）對夾具的分析比較清楚，夾具設(shè)計新穎性有待進(jìn)一步深入。
（2）零件之間配合比較明了，增加導(dǎo)向元件和分度裝置易于加工。
（3）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理
（4）在查閱資料能力方面，數(shù)據(jù)采集和控制計算等方面還有一些不足。
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致 謝
在南昌理工學(xué)院學(xué)習(xí)期間,得到許多人的支持與幫助,值此論文即將完成之際,謹(jǐn)向所有關(guān)心我學(xué)業(yè)的老師、同學(xué)和朋友表示感謝!
本文是在指導(dǎo)老師羅偉老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。老師在論文選題，科研過程和論文撰寫方面給予了我親切與耐心的指導(dǎo)，提出了寶貴的意見，使我豁然開朗。導(dǎo)師在言傳身教中體現(xiàn)出來的淵博的學(xué)識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，開闊的知識眼界和平易近人的態(tài)度給我留下了深刻的印象。
衷心感謝羅偉老師在論文完成期間給予的熱情關(guān)心和悉心指導(dǎo).老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度和謙遜的性格，務(wù)實高效的工作作風(fēng)使我受益匪淺。在這里，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)導(dǎo)師致以衷心的感謝！
我還要感謝南昌理工學(xué)院工程機械系曾經(jīng)教育過我的各位老師，感謝他們的不倦教誨，讓我在四年的本科課程的學(xué)習(xí)中不僅學(xué)習(xí)了知識，也學(xué)習(xí)到了他們身上所具有的勤奮刻苦、努力鉆研的精神。
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